基于單片機SMT元器件自動加料系統(tǒng)的設計

王　敏（安徽理工大學機械工程學院,安徽　淮南　232001）

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基于單片機SMT元器件自動加料系統(tǒng)的設計

王敏
（安徽理工大學機械工程學院,安徽淮南232001）

摘 要:SMT元器件因其小、輕，制作高精度的要求，導致手工上料可行性低，尤其是當今SMT作業(yè)對ESD要求甚高，而手工作業(yè)已經(jīng)無法繼續(xù)被沿用，故非常有必要設計一套自動化、智能化的系統(tǒng)來完成STM元器件的自動化加料。隨著微機測量和控制技術的迅速發(fā)展與廣泛應用，以單片機為核心的自動加料系統(tǒng)的研發(fā)與應用在很大程度上改善了工廠的生產(chǎn)和生活，尤其是為企業(yè)節(jié)約成本，減少人力方面起到了不可估量的作用。本設計論述了一種以單片機為主控制單元的工廠自動加料系統(tǒng)，在精度和性能上和生產(chǎn)力上都有很大的提升。

關鍵詞：單片機；自動加料系統(tǒng)；設計

1　引言

面對當前電子產(chǎn)業(yè)對自動化生產(chǎn)的程度越來越高，尤其是以SMT元器件的制造型企業(yè)，因其產(chǎn)品的特性導致，手工作業(yè)不管是品質上和性能上都無法跟得上國際前沿的發(fā)展，特別是目前操作過程中的ESD高要求、操作疲勞、協(xié)調作業(yè)等因素使得手工作業(yè)存在了很大的局限性，如容易發(fā)生誤操作，生產(chǎn)不合格等等。使得生產(chǎn)率大大下降，所以對于自動化的改造將會大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品的成品率及公司的競爭能力，同時降低公司的生產(chǎn)成本，對于公司發(fā)展具有重大意義。

2　SMT元器件自動加料現(xiàn)狀

2.1精度低

我們知道現(xiàn)代電子企業(yè)尤其是微小SMT元器件自動上料過程中經(jīng)常出現(xiàn)拋料、上料偏斜等現(xiàn)象，從而導致貼片不良等品質問題，導致客戶端抱怨不斷，這是當前電子領域普遍面臨的困境。

2.2加料完畢后，無提示

目前很多企業(yè)采用的自動加料設備當原材料加完后，機器則停止運轉，無報警或者警示燈提示，導致一般加完料后，如果管理人員管理疏忽，則導致不必要的工時浪費或者機器等待時間。

3　SMT元器件自動加料系統(tǒng)的設計

為了解決電子企業(yè)SMT元器件的自動加料控制系統(tǒng)，本設計將傳感器技術，數(shù)碼管顯示技術以及點擊控制技術等相互融合，將自動加料的多種控制和單片機控制理論相結合，提出一種切實可行的自動加料機控制系統(tǒng)，可以全面、實時、自動的對系統(tǒng)進行控制。它的主要目標要求四個內容:可以進行手動和自動操作、具有四級調速、具有定時/定量操作、具有聲光報警系統(tǒng)、數(shù)碼管顯示定量和定時時間。

整個設計框圖如圖1所示， 為了達到系統(tǒng)要求，硬件應該包括如下部分：LED指示電路，為了方便加料過程中指示當前料位，本設計采用了數(shù)個單獨的LED來表示；數(shù)碼管電路，為了能直觀的看到倒計時時間以及料量的等級數(shù)，就需要一個顯示設備，而在單片機系統(tǒng)中，比較常見的顯示設備就是數(shù)碼管和液晶顯示器，相比較于液晶顯示器來說，數(shù)碼管具有顯示簡潔，成本低廉等諸多優(yōu)勢；按鍵電路，為了做到定時或定量的值可調，就需要有人機交互的操作，本設計采用了機械按鍵充當此功能，通過按鍵設定定時的時間以及定量的檔位值。

步進電機電路，當電機開始運轉時表示加料的過程開始，當電機停止時，表示加料過程結束；同時，還可以根據(jù)案件來調整電機的轉速。

圖1　自動加料設計框圖

4　SMT元器件自動加料系統(tǒng)重點模塊設計

4.1電機選型

工業(yè)控制領域使用的電機是步進電動機（stepping motor）——是將電脈沖信號轉換為相應的角位移或直線位移的一種特殊電機，每輸入一個電脈沖信號電機就轉動一個角度，它的運動形式是步進式的所以稱為步進電動機，又由于它輸入的是脈沖電流，本設計采用四相步進電機(圖1)。

圖2　步進電機接線圖

由于步進電機運轉需要比較大的驅動電流，單純的IO口無法提供所需大小的電流，所以這里采用了驅動芯片ULN2003。

ULN2003的第一腳到第四腳分別接單片機的P30到P34，這四個腳是芯片的輸入引腳，第13到第16腳接步進電機的四相，這四個腳是芯片的輸出引腳。

4.2人機對話

本設計中需要一系列的人機交互操作，比如定時/定量的設置，運料的開始和結束等等，這些操作都采用按鍵來執(zhí)行，按鍵接線圖如圖3所示。

圖3　按鍵接線圖

本設計共采用了5個按鍵來完成這些復雜的動作，五個按鍵分別接在單片機的P20，P21，P22，P23，P24，另一端都固定接地，當按鍵沒有按下時，這些IO口讀取到的都是高電平，當按鍵按下時，對應的IO口讀取到的是低電平。

S1的作用是進入設置狀態(tài)，并且在定時和定量設置之間切換；S2的作用是在時鐘和分鐘之間進行切換；S3的作用是對所設定的數(shù)字增一或者開始加料；S4的作用是對所設定的數(shù)字減一或停止加料；S5的作用是保存設置或者調整電機速度。

4.3蜂鳴器報警設計

本設計要求當加料的時間到了或者量已經(jīng)達到設定值時，需要有報警提示，所以這里采用蜂鳴器來作為提示音，蜂鳴器分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器兩種，無源蜂鳴器需要采用脈沖來驅動，而有源蜂鳴器只需要電平來驅動，所以本設計采用有源蜂鳴器。

參考文獻：

[1]王振漢.立窯自動加料機[J].建筑材料工業(yè),1960(13).

[2]施海煥.塑料粒子自動加料機[J].今日科技,1985(08).

[3]陳樹森,苗濟生.自動加料機改造淺述[J].中氮肥,1992(03).

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.006